膜結(jié)構(gòu)與仿荷葉效應(yīng)
眾所周知，水滴落在荷葉上會(huì)形成近似圓球形的白色透明水珠滾來(lái)滾去而不浸潤(rùn)在荷葉上，“大珠小珠落玉盤(pán)”，別有一番景致。那么荷葉不沾水的奧秘是什么呢？
這與荷葉表面的特殊微觀（納米）結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。在荷葉的上表面布滿非常多微小的乳突，這些大大小小的乳突在蓮葉表面上猶如一個(gè)挨一個(gè)隆起的“小山包”，“小山包”之間的凹陷部分充滿空氣，這樣就在緊貼葉面上形成一層極薄的且結(jié)構(gòu)只有納米級(jí)厚的空氣層。空氣層使水滴與荷葉表面的接觸面積非常小，不易沾附，水珠在滾動(dòng)中吸附灰塵，并滾出葉面，從而達(dá)到清潔葉面的效果。這種自潔葉面的現(xiàn)象被稱(chēng)作“荷葉效應(yīng)”。當(dāng)今，仿生荷葉的技術(shù)已經(jīng)滲透到了紡織、化工等諸多社會(huì)行業(yè)，很多企業(yè)開(kāi)發(fā)了一些仿荷葉的納米材料和產(chǎn)品。
膜結(jié)構(gòu)建筑不論是用于長(zhǎng)久建筑還是臨時(shí)建筑，都要求使用的膜材料具有自潔性，能保持建筑美觀。因此科研人員模仿荷葉效應(yīng)，將納米微粒與疏水性聚合物（聚乙烯、聚丙烯、石蠟等）制成溶膠，噴涂于膜材表面。例如ETFE膜材，由于ETFE具有斥水、斥油、非黏著性等特性，所以不容易附著臟物，而且ETFE的表面摩擦力很小，附著的臟物會(huì)很快被雨水自動(dòng)沖掉。當(dāng)然根據(jù)使用的場(chǎng)地及結(jié)構(gòu)形狀，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)變臟現(xiàn)象，但總體上說(shuō)，ETFE膜材料具有較強(qiáng)的自潔性，一般使用多年仍可保持干凈。
又比如，目前市場(chǎng)上大部分膜材的涂層采用的是PVC樹(shù)脂，由于隨著使用期長(zhǎng)，PVC樹(shù)脂中的塑性劑會(huì)移到膜材料的表面而黏著空氣及雨水中的臟物使膜面變臟，為了改善PVC的自潔性，研究人員在PVC的表面涂敷丙烯酸樹(shù)脂或含氟樹(shù)脂（如PVDF），或者在PVC表面粘貼含氟薄膜（如PVF）。這些方法都能改善PVC膜材料的自潔性，特別是在表面粘貼PVF薄膜（氟化乙烯）能大大改善膜材料的自潔性及抗老化性。
因此，仿荷葉效應(yīng)的膜結(jié)構(gòu)材料具有優(yōu)異的拒水性和自清潔性。即使在傾盆大雨中，也不會(huì)形成水膜而降低透濕性，水珠還會(huì)連同表面的塵埃和污垢一起滾落，從而使得膜材表面保持干凈與干燥。
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